我校研究生导师在《Advanced Materials》发表重要论文
近日，我校许锋教授团队在太赫兹微流控痕量生物分析领域取得重要进展，成功研制出一种基于晶格狭缝波导的极化复用微流控芯片，实现了溶液环境中生物标志物的高灵敏度痕量检测。相关研究成果以“Lattice Slot Waveguide for Terahertz Microfluidics Biomedical Trace Analysis”为题，发表于国际顶级期刊《Advanced Materials》（2026-03）（影响因子：26.8）。论文第一作者为青年教师刘水，通讯作者为许锋教授，电子与光学工程学院、柔性电子（未来技术）学院为论文第一署名单位。
太赫兹技术在生物大分子痕量分析中展现出显著的应用潜力。当前，兼容微流控通道的金属-绝缘体-金属（MIM）超表面被广泛用于太赫兹溶液传感。然而，传统MIM构型因匹配微流通道的侧向开口结构，普遍存在辐射损耗严重、器件性能偏低的问题。如何在保持MIM构型微流控兼容优势的同时，有效抑制辐射损耗、提升检测限，成为该领域亟待突破的关键瓶颈。
针对上述难题，研究团队创新性地提出融合微流控技术的晶格狭缝波导（LSW）平台。通过精确模式匹配，实现了表面晶格共振与导模共振的高效耦合。该复合模式可将电磁能量高度局域于微流控通道内部，显著增强电磁场与待测物的相互作用，并有效抑制侧向辐射损耗，突破了传统结构对微流体通道高度的极限压缩限制，理论Q值可达360。在此基础上，团队进一步设计了支持极化复用的各向异性检测架构（PMLSW）。研究表明，该结构在不同偏振方向下可实现独立谐振，且在两种极化模式下均获得了高达135的优值（FOM），较传统微流控传感器提升两个数量级。
图1. LSW微流控芯片机理示意图。
图2. PMLSW的正交谐振模态传感性能
实验结果表明，该微流控芯片实测Q值达到189，在溶液痕量分析实验中分别实现了对葡萄糖和牛血清白蛋白（BSA）的高灵敏度检测。其中，对BSA的实验检测限（LOD）低至625pmol·mL⁻¹，展现出优异的生物样品检测能力。
该研究有效突破了微流体通道辐射泄漏对太赫兹生物传感的限制，为高精度医学检验、高通量生物检测及新型电磁器件设计提供了新的理论依据与技术路径。
本研究工作得到江苏省自然科学基金，南京邮电大学引进人才科研启动基金，毫米波国家重点实验室开放课题与国家自然科学基金的资助与支持。
论文信息：
Lattice Slot Waveguide for Terahertz Microfluidics Biomedical Trace Analysis
Shui Liu, Qi Xie, Yongye Xia, Dun Hu, Jingxia Qiang, Yamei Zhang, Bao Zhang, Ce Zhang, Feng Xu*
DOI：10.1002/adma.202521964
（撰稿：刘 水 初审：马 云 编辑：张丽阳 审核：徐欣）
